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联网
技术
发展
应用
课件
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物联网技术的发展与应用课件,联网,技术,发展,应用,课件
- 内容简介：
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第4章物联网网关开发学习目标蒙握网关、物寐网网美的林念02.理斛物解网网关的功怩0 3.皆握物寐网网关工隹创建04.魏琳蒙报物寐网网关程序微材和模料器微据获取:.5,薮糅察握应用接口数据寐劭4.1物联网网关概述4.1.1认识物联网网关-1,网关网关（Gateway）又称网间遮接器、仍衩转换器。网关点传输层上实现网络亘速，是复盖的网络 亘透被备，以用于两个离层仍衩系同的网络亘 速。网关右路由器的相他之处矗于它们都可用于碉 节两个或多个独贪网络之间的流量。但是，路 由器用4直接两个相何类型的网络，网关用4 隹接两个系同的网络。由于送种逻:晴，路由器 可怩被视，网关，但网关并系总是被视，路由 器。02.物寐网网关 “物珠网网美”是物寐网的体系架构中，点感知层 布网格层两个系同的网格之间的中间微备。物联网网美是专用的硬件核备或软件程本。物珠网网关怩被杷系同的物体收集到的倍息整合起 来，并且把它们传输到下一层次。此外，物寐网窗 怩网关迷具备核备管理切犍4.1.2物联网网关的功能01.广达的摄入犍力目啼用4近程通信的技术标尊很多，仇有见的 WSN技术就包括LonWorks、ZigBee、6LowPAN、 RUBEE等。各类技术要针对某一应用展开，鞅 乏兼容桃布体系规划，电LonWorks i要应用孑臂 怩社区，RUBEE逶用于怒走环境。电何实现仞衩 的兼容桃、接口和体系规划，目喻我国内外已经 市多个组躯我开展物寐网网关的标雁化工作，电 3GPP f（Third Generation Partnership Project,第三 代合作及伴花刻）、传感器网络标率工作组，。实 现各种通信披术标雁的亘寐互通。02 .可管理犍力根上的管理犍力，对于值何大型网冷都是赤系可 夕的。首先要对网关进行管理，电灌册管理、访 问控制、服务集感、技态蓝测得。网关实现3网 内节点的管理，电获取节点的属桃、收态备，山 及对节点的逐程按喇、蟆醵、诊新命照据传输备 o由于3网的核术标灌系同，仍衩的复盖桃系同 ,所。网关具有的管理就力系同。物寐网网关可 心管理系同的感知网络、系同的应用，使用疣一 的管理接口裁木对网络节点进行疣一管理。3.伊衩箝换惚力由孑系同类型的感知网络与接入网络有系同的怀 衩，各个4办衩之间系犍直接的进行通信，物寐网 网关可。实现柩系同的感知网络到接入网络的价 衩转换、桁下层的标瘠格式的数据疣一封装、保 证系同的感知网络的伤衩犍够变鼠疣一的微踞右 信令/特上层干农的数据包解析就感知层怀衩可 。窃别的信令令按喇婿令进行熬据的传输。4.2智能灯光控制系统的网关开发4.2.2功能设计。成淆倍息技术的发展，场寐网披木马传疣行业的 寐系愈发紧密，其中智犍家居已勉或，物寐网应 用的感功嚓例之一。而智怩灯先作，智怩家居处 系可少的俎鼠郡今，是家蓬帝怩化的童要手段和 体现。:臂犍灯先的开关搜喇可。遍逑究能传感器采集先 矮极盛，。此作，判断灯先开关的条件，同时通 过逐程客户端进行开关搜喇。.系挽翘架:*2.网关工作流隹 目标地址（网关）接收传感器熬据； 网关怩对宪源信息做出正确判断，控制灯宪的开 房弄发送照据信息到唐户端, 客户端发送请求密录熬据刎网关，通过脸证后显 示灯先正态界可。逐程控刷灯先开关。4.23功能实施创建新工程 :*2.利用config.txt丈本次件配置网关ip地址、允许於 录的用户名右密鸡 :*3 ,网关功惚钱本编写 :*4.微置剧据源右客户端，测诙网关隹星4.2.3功能实施导入库import socketimport jsonimport timeimport _thread定义会扃变量落数双照据源获得的照据、网案的ip 地址、外部先曝传感器的状态dataFromSource =ip =status = 乂获得config.txt中获取IP地征(getjp笛密J def get_ip():global ip# 小局变量使用声阚 f = open(config.txt)# 打开config.txtip = freadlineO.replaceCXn,)# 裱第一行写到变量ip上 f.close()# 关闭次冷次格。知拥名展：socket介殆socket也称作套接生，用孑描述IP也征布端。， 是一个通信铤的句柄。应用在本通存通过“春接室” 向网格或出错或或者反入网格错点。即都可。用“打 topen4t % write/readM 闭close”模 式来猱作。 socket就是该模式的一个实现，socket即是一种特殊 的文件，一些socket笛微就是对其进行的操作（裱/写 10、打开、关闭）o 乂照据源获取照据（getData西豳J遍过剧据源模料传感器的照据信息，网关的G务是负 责接收并处理信息,接收需要使用Python套接室接收 TCP流并箝化观多符串使用，剧据源的使用指我冷手景 后手。展赤，接下耒迷要流加对照据的判断，从而完 阀对灯先号怩开关的致累，我日帝眩活中，劣环境低 于一友的亮度是南是需要开灯的，送时桁送个外部先 源传感器怩探测到的亮波值核置卷100,咨外部先源还 亮的时候，宦内就无需善开灯，送时桁外部先源传感 器怩探测到的亮度值枝黄,400,点区间100至400时则 灯的开关无需智怩处理。def getDataf):while True:global dataFromSource, status# dataFromSource, status与ip一书需要声阚小扃变量s = socket.socket(socket.AF_lNET, socket.SOCK_STREAM)# 网络通讯(TCP/IP-IPv4,TCP 流)s.connect(ip, 10068)# i劭初胎化TCP服务器座接，电泵接*错，退socket.error 褶篌。s.send(bfindn)# 发送TCP微据，物string中的微据发送割it接的套接室。返他 是要发送的生节微量，祓微量可惚小string的冬节上小。dataFromSource = s.recv(4096).decode(utf-8)# 接收TCP微据，微据“4室符串形式返，bufsize猾笑要接收的 量大微据量。dataFromSource = eval(dataFromSource)# 室符串箝化名容典if(int(dataFromSource0200) 400):status = 0201: O, 0202: O, 0203: 0 dataFromSource.update(status) # 庄 &更新 dataFromSource = str(dataFromSource) #:典辂化为 9 符串 s.close) #关闭速接 time.sleep(9) #间隔9秒执行# 网关新方省瑞微据笄稗命，其中dataFromSource则用来新花。4.23功能实施。知拥名展：多典在Python中，有典是一系列神-值对，每个便都 与一个值相关珠，可也使用穗耒访间号之相关麻的 他。与神和关珠的他可。是照多、多符串、列表乃 至生典。事实上，可桁但何Python对象用作生典中 的他。穗-他对”是两个相关珠的值。指定植时 ,Python粉返命与之和关麻的伍。桂我他之间用胃号 今隔，而“诡他时”之间用途号令隔。点多翼中， 可心花储值意照量的“利-依对”。4.2.3功能实施网关检测客户端密录合法植（clientComm笛密J 网关系以要接收熬据源发出的熬据信息，迷需要与客户 端建走通讯，才惚将客户端上的谛求传输到网关，合法 的用户被保4点config.txt中，此时需要网关来检验用户合 修植,。及开启彼程保持马客户端的通讯，彼程发送信 感到客户端彼福。def clientComm():f = open(config.txt,) # 打开config.txtf.readlinef) # 篌行allowedUser = dict(username=f.readline().replace(,n,), password=f.readline().replace(n,)#创建冬典-可於录用户名布密妈print(可於录用户TallowedUseij #在控制台上打印可受录用户f.close() #关闭次有s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 网络通讯(TCP/IP-IPv4,TCP 流)s.bind(ip, 10067) # 佛定地址(host,port)一套接室。s.listen(lOOO)#开胎TCP蓝听。backlog指定戒拒疱接接之嗡，操作系疣可八激起的景 Vil接微量。while True:cs, addr = s.accept()# 狼劭接盘TCP客户端速接，(双索式)等将速接的割束user = json.loads(cs.recv(2048).decode(utf-8)# 检已编鸣的JSON室符串解妈，Python对象 print(user:, user, is log in from:, addr)# 打印正戒乂客户端於录的用户信息if userusername = allowedUserlusername and userpassword= allowedUserlpassword:# 判断客户端输入的用户名密鸣是否正确print(user-,user,log in successfully, reply:l/) # ,正确则於录就切 cs.send(bln)# 发送TCP微据，揩String中的微据发送刎接接的套接室。 _thread.start_new_thread(sendToClient, (cs, ip)# 建豆新狡程运行sendToClient模块else:printf user-,user,log in failed, reply:0.)# 打印整录失败的用户cs.send(bOn)# 发送TCP微据，粉string4的熬据或送割速接的套接室。 cs.closed# 关闭接css.close()#关闭总接接双网关於农熬据源信息到密户端fsendToClient&a；用户周功於录启，则发送废程被打开，网关需要周期H的向哈 户端发送传感器熬据，鹿户端才惚获取实时数据，从而实现激 据可视化。def sendToClient(s, user):print(A send thread is created for user-, user)#梃示执行sendToClient雷微，用户将创建一个发送拨程 while True:s.send(str(dataFromSource) + rT).encode(UTF-8)# 微据源山UTF-8偏鸡庄符串形式发送出去 print(徽据:dataFromSource,发送给ip, ip)# 梃示熬据已感切发送time.sleep(7)# 间隔7秒执行 Python i & 剧（main 房剧）一段具市多功健模块的代鸡要运行则需要嗡一个：西熬，4 执行时就是运行2曲叔，而不是一个个的功犍苗熬（曲烈没嗡 先后顺星）,就是像排格一曲将先后需要运行的功怩模块作名 i落剧的代码写肠数位整段代妈束是或老外杀。 Python 1 函微(main 函破)一段具市多功惚模块的代码要运行则需要市一个西熬，程停 执行时就是运行j徐叔，而不是一个个的功犍属熬(西数救市 先后顺本),就是像揶泽一曲特先后需要运行的功惚模块作， i笛微的代妈写中数左整段代码末尾或者开头。def main():get_ip() #先获得网关ip地址printf服务器启劭,ip: + ip + ,熬据源遹信端口 :10068,客户端遹信瑞口 :10067)# 按制台打印网关信息_thread.start_new_thread(getData,()# 开启getData依程则动惚模块会一直运行clientComm()# 使用客户端与网关通讯梗块4.23功能实施使程本运行2筛微要运行 笛烈则迎得加上一旬让程本开船的时候就 直接找刎i胸剧开胎运行。if _name_ = _main_main()43.1功能概述4.3智能酒店控制系统的网关开发。伴成房场寐网裁木的发展，旅行系兄是看风建， 也是另一种皮活方式。作,旅行途中系可或缺的 隹霜环手，酒府也系苒仇奴是你息的场所，戛多 的是来战房新的成活方式的空间，智怩涵府,旅 客提供了更野逶的性霜体验布离质量的服务。客户端密录并发送错求令网关，网关对接收割的 环境殿据进行处理，由用户验证正确时，特数据 发送令客户端，客户嫁接收并显示。4.3.2功能设计.系挽翘架43.2功能设计02 ,网关功怩通括为微嗡温液传感器、湿或传感器、宪熊极盛传 感器、气及传感器、PM2.5传感器，了臂怩控制球 旗。达到得适后他的目的，通过多个传感器采集各 个假备熬据，网关接收照据，对环境状态做出判断 ，从而臂怩控制涵括核备。.打开上一节的工程 2.配置 config, txt 攵件03 .核备智犍捏喇遂何今折 :*4.网关功犍编写 :*5 .微置微据源右客户端，测信网关隹星宦的温液智惚倜节人体的野逡温盛京25点上下，温盛传感器可。感知房 间内温度，乂而按喇中央室调出暧贰迷是出冷风或左 也网，。保证宦温在25波左右4.3.3功能实施Begin获得宦肉温度IF宦内温液28/THEN中央空碉 吹舜至ELSE IF宦内温度22度THEN中央 空碉吹嗫气ELSE关闭空倜END IFEND IFif int(dataFromSource0000) 28: status = 0001:政寿网else:status = 0001:定出凤dataFromSource.update(status)433功能实施。宠气臂犍加/除混变气十湿程波也是影响人们日有生活野逡渡的一大叠 要因素，过俄的湿/乱过之的湿凌，人体都会感到系 逡，久而久之产尘慢植成痴，智怩控制加湿器，病或 气湿波密时开启除湿功犍，在生气温度俄时开启加温 切犍。Begin获得宦肉湿度IF宦内温度55%THEN开启加湿器 除湿功惚ELSE IF宦内温40% THEN开启和 湿器加湿切惚ELSE关闭加湿器END IFif int(dataFromSource0100) 55: status =010T:除湿中else:status = 0101:MdataFromSource.update(status)END IF。宦肉灯具自劭化在日帝皮话中，由环境低于一定的亮波是需要开灯， 送时将送个外部卷源传感器犍探测到的亮盛值残置名 300,咨外部宪源迎亮的时候，宦内无需苒开灯，送 时将外部先派传感器怩探测刎的亮波值微置,700, A区间300至700时则灯的开关无需置犍处理，Begin获得宦外宪源强度熬他IF宦外兆源强盛剧值300THEN t 叶蜜向灯具ELSE IF宦外宪源穆盛烈值700THEN关闭宦内灯具END IFEND IFif int(dataFromSource0200) 700: status = ,0201:0202:0203:if status != ：previous = statusdataFromSource.update(status)4.3.3功能实施净化空上变气质量已周，日帝生话的一大美穗娟标，优质的变 先对人们的身体值朦至关唾要，咨PM2.5大于30时就 开启变气净化器净化微小颗攫，咨PM2.5很像的时候 可山自劭关闭变气净化器省电。Begin获得宦肉PM2.5鼎他IF tPM2.530THEN 开启全气净化器ELSE关闭变气净化器END IFif int(dataFromSource0400) 30: status = 0401?运行中else:status = 0401:关dataFromSource.update(status)4.4创建日志记录文件4.4.1功能概述。我被停运行中需要通过创建日志忆录的方式及时 忆录童要的技态倍息变化，。便森在序产皮向奥 时及时我到症住所充。本功怩使用Python对网关所有的行，进行日志和 录，皮感.log文件。4.4.2功能设计。日志可。忆录所市后台功怩产成的倍息，只需魏 患logging模块的用法，用户可匈定义log格式并且 可我每一个模块上瞬加log倍息，灌意语言使用现 范。4.43功能实施打开上一节的工程 :. 2.由已置config, txt丈件 :.3 .修改功惚属微 :*4 .微置数据源右修户端,测信网关程序4.4.3功能实施:知拥名展：logging日志模块介殆日志一易今欣5个等公，乂假割裔今别是；DEBUG INFO WARNING ERROR CRITICALo DEBUG/样料的信息，通常只出现在馀断冏驳上。 INFO；确伏一切按预期运行。 WARNING/ 一个迹象表现一的意想系割的多情发皮了，或表飒一 的问驳我不久的粉主。（倒电磁盘空间像）但这个软件迷惋按预期 工作。 ERROR；更尹堂的问驳，软件没犍执行一的切惚。 CRITICAL； 一个尹堂的错篌，送宏期程序律身可惚无法健候运行。这5个等公，也今别对应5种打日志的方法；debug、info、warning, error, criticalo默伏的是WARNING,省双WARNING或之上时才被砥导入logging梗块import logging # 导入logging梗块文福依置不与与次福格式定义log_file = ./test.logFORMAT = %(asctime)s %(levelname)s %(name)s %(filename)s line %(lineno)d %(message)s# 升博时间倍息您别名繇运行次件名,裱次件的第几行进行逑 输心自定义信息内容logging.basicConfig(level=logging.INFO, filename=log_file, format=FORMAT)#筱置日志秋别；和录info次福假置 格式名format Logging存例语句(get-+ dataFromSource + from-+ip+,:10068,)(可登录用户-.format(allowedUser)fuser: is log in from .format(user, addr) logging.error(e)4.5用户操作记录数据库4.5.1功能概述:客户端进行摇作之后将摇作内容祀录刎后台是一 种肠的使用灯惯，咨遢到错篌或者系规范的使用 情况时可。配合4.4节提供的日志功惚逐一狒重晨 国，修改代妈使程序更加党善，同忖迷可心和录 用户的糅作的客，方便日后进行数据今折，合折 用户的使用习惯备内察。:本功惚使用Python与MySQL数掂薜速接，并将带 市时间戳的用户据作和录与用户於录和录录入微 据库。4.5.2功能设计流程画APP应用数据库命令数据反馈4.4.3功能实施 :*1 .打开上一节的工隹 2.配置 config.txt 攵件 :*3 .毫克殿据库 :*4.编写与数据薜玄至的相关功犍 :*5,微置数据源和客户端，测裁网关程序4.4.3功能实施敏踞表的建克生段名就名段类型usernamevarcharpasswordvarcharstatusbinaryTiming （硬Jtimestamp庄段名卷生候类型passwordvarcharusernamevarchareqnumvarcharTiming （健）timestamp辱收也盘允许变值允许安值导入 mysql. connector 模块import mysql.connector4.4.3功能实施这接数据滓db = mysql.connector.connect) host=localhost,# localhost代表埼池 也可。 user=root,# 用户名,漳地徽据犀it接用到的用户名 passwd=root,# 密鸣需要砥埼也熬据薜密妈相同 database=userope# 恭据薜需要嫉与刚刚建定的微据薜名)cursor = db.cursor()#创建一个db涛标，则可推输入各种微据薜器令操作微据薜京clientComm房微里流加数据库提作语句def clientComm():f = open(config.txt)f.readline()allowedUser = dict(username=f.readline().replace(n,), password=f.readline().replace(n,)(可於录用户-尸.format(allowedllser)f.closef)s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)s.bind(ip, 10067)s.listen(lOOO)try:while True:cs, addr = s.accept()user = json.loads(cs.recv(2048).decode(utf-8)fuser: is log in from .format(user, addr)#此处 logging需要用format辂式化if userusername = allowedUsertusername and userpassword = allowedUserlpassword:fuser- log in successfully, reply:l.format(user)cs.send(bln)sql = INSERT INTO login (password,username,status) VALUES (%s,%s,%s)# !Attention!无卷是微庄(包括整微和浮直感J、容符串 、日期忖间或其他G意类型，都应该使用$占住符。val = (userpassword, userusername, 1)# 用户的密鸣，用户的名客，1代表it接鼠切 cursor.execute(sql, val)# 港株执行微据薜命令sql, val,参微 mit()# 微据薜更新一是要执行commit才怩实现微据薜更新 print(cursor.rowcount, ”用户於录.切忆录插入感功。)# print到控榭台表示1用户整录御名_thread.start_new_thread(getFromClient, (cs, user)_thread.start_new_thread(sendToClient, (cs, user) else:fuser- log in failed, reply:0.format(user)# 此处,logging需要用format楮式化cs.send(bOn)sql = INSERT INTO login (password,username,status) VALUES (%s,%s,%s)val = (userpassword, userusername, 0)# 用户的密妈，用户的名庄，0代表信息市篌接接失败cursor.execute(sql, val)# 港标执行微据薜命令sql, val,参微mit()# 徽据薜更新一窕,要执行commit才惚实现微据薜更新print(cursor.rowcount, “用户於录失收和录插入鼠切。)# print割控制台表示1用户整录御名cs.closedexcept Exception as e:logging.error(e)finally:s.closed在getFromClient中和录用户对微备进竹的糅作def getFromClient(s, user):(A get thread is created for user- .format(user)while True:order = s.recv(8).decode(utf-8)# 一是要解码，utf-8编码，番则接收的TCP流无法直接使用 printfuser - 使微备改变 了 状态.format(user, order) sql = INSERT INTO operation (password, username, eqnum) VALUES (%s,%s,%s)# !Attention!无卷是微庄(包括整微和浮点感J、室符串、日 期时间或其他G意类型，都应该使用5占住符。val = (userpassword, userusername, order)# 用户的密码，用户的名庄，用户操作的微备号cursor.execute(sql, val)# 游标执行剧据薜命令sql, val%参微 mit
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